Panneaux solaires transparents : Avantages et inconvénients

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Les panneaux solaires classiques sur les toits et les façades des maisons attirent l’attention, mais tous les propriétaires de maisons individuelles ne les trouvent pas toujours attrayants. Les panneaux solaires transparents peuvent être une solution pour concilier énergie verte et exigences élevées en matière de design. Les panneaux solaires transparents conviennent aussi particulièrement bien comme toit pour un abri de voiture ou un toit de terrasse. 

Cet article présente les différents modèles disponibles sur le marché, les avantages et les inconvénients que les consommateurs doivent prendre en compte et le rapport qualité-prix des panneaux solaires photovoltaïques (PV) transparents.

🌞 AvantagesPolyvalence d’utilisation, aspect attrayant
📉 InconvénientsPerformance plus faible, coûts souvent plus élevés, peu de producteurs en France
🔍 StructureModules semi-transparents ou transparents, utilisation de cellules solaires poly-/monocristallines ou à couche mince
💡 PerformanceRendements légèrement inférieurs aux panneaux classiques, dépend du type de cellules et du degré de transparence
💰 Rapport Qualité-PrixCoûts d’acquisition plus élevés mais faibles coûts d’exploitation et longue durée de vie
👩‍🔧 Usage RecommandéToit de terrasse, façade en verre, abri de voiture
📈 DurabilitéModules verre-verre plus robustes, résistants aux intempéries, effet autonettoyant
📊 Rendement ÉlectriquePerte de rendement d’environ 14 % pour modules semi-transparents, rendement de 10 à 15 % pour modules à couche mince
🛍️ Choix de ProduitsVariété de modèles disponibles, incluant des options spéciales à couches minces et organiques
🔧 InstallationNécessite des considérations spécifiques pour l’espacement et le type de montage
🌐 TransparenceModules vraiment transparents possibles avec certaines technologies, mais avec un rendement réduit

🔍Structure des panneaux solaires transparents

panneaux solaires transparents

Lorsque l’on parle de panneaux solaires transparents, il s’agit généralement de modules solaires translucides, « semi-transparents ». Les cellules solaires classiques elles-mêmes n’ont qu’une faible transmission lumineuse. L’effet de transparence se produit essentiellement lorsque les cellules sont insérées entre des matériaux qui laissent passer la lumière. La lumière du soleil peut ainsi transparaître entre les différentes cellules solaires et sur le bord du module. Mais il existe aussi des panneaux solaires qui sont réellement transparents. Il s’agit généralement de modules spéciaux à couches minces.

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Le fait que le module solaire soit équipé ou non d’un cadre a également une influence importante sur la transparence. Sans cadre, la transparence est certes plus élevée, mais le module solaire est alors globalement plus sensible. Lors de l’installation et de l’utilisation, il peut donc être plus facilement endommagé. Pour les installations photovoltaïques de grande surface, de nombreux maîtres d’ouvrage accordent une grande importance aux produits standardisés, car cela simplifie la planification et l’installation et rend superflus les contrôles et les autorisations supplémentaires. 

L’idée d’équiper les surfaces vitrées, comme les fenêtres, de cellules solaires transparentes est encore assez récente, afin de rendre utilisables pour le photovoltaïque des surfaces jusqu’ici inutilisées, comme les façades vitrées des immeubles de bureaux. Pour que les cellules paraissent transparentes, elles ne doivent utiliser que la partie ultraviolette de la lumière. Le rendement et donc la production sont par conséquent plus faibles. Néanmoins, les fenêtres photovoltaïques transparentes ont un grand potentiel.

🔧Cellules solaires pour modules PV transparents

panneaux solaires semi transparents

Des cellules solaires polycristallines ou monocristallines peuvent être utilisées dans les modules solaires semi-transparents. Un module solaire vraiment transparent peut être fabriqué à partir de cellules solaires amorphes à couche mince et de cellules solaires organiques.

Modules solaires transparents avec cellules solaires poly- et monocristallines

Les modules solaires poly et monocristallins produisent un jeu d’ombre et de lumière intéressant lorsqu’ils sont semi-transparents. Les modules PV composés de cellules solaires polycristallines à couche épaisse présentent un éclat bleu moyen, tandis que les cellules solaires monocristallines sont généralement de couleur bleu foncé ou noire. Ces deux types de cellules ne laissent pratiquement pas passer la lumière. Pour obtenir une transparence du module, les zones intermédiaires et périphériques doivent donc laisser passer la lumière.

Pour protéger les cellules solaires, celles-ci sont « soudées » dans des matériaux d’enrobage transparents, un processus appelé laminage. Les matériaux transparents disponibles sont le Tedlar, l’EVA ou le PVB. Les matériaux d’enrobage doivent toujours être transparents, sinon la lumière ne peut pas atteindre les cellules et celles-ci ne produisent pas d’électricité.

La couleur blanche typique de certains modules est obtenue grâce à ce que l’on appelle un film arrière qui, en raison de sa couleur blanche, réfléchit une partie du rayonnement. Pour les modules noirs, on omet souvent le film arrière – l’effet noir du module résulte de la couleur généralement foncée du toit.

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Cela signifie qu’un module « noir » pourrait théoriquement être considéré comme transparent, mais dans ce cas, les cellules sont si proches les unes des autres que la lumière ne passe pratiquement pas par les interstices ou les zones périphériques. Pour obtenir des modules transparents, ces distances doivent donc être augmentées. Les modules transparents ont également tendance à être utilisés devant des façades blanches ou comme structure de toit, de sorte que l’effet de transparence est clairement visible.

Outre les matériaux d’enrobage, la couche de protection extérieure des modules peut également influencer leur transparence. Dans ce cas, on utilise généralement du verre transparent sans dépolissage.  Selon l’utilisation, il est possible de choisir entre le verre de protection thermique, le verre de sécurité ou le verre trempé conventionnel. Cela n’a qu’une faible influence sur la transparence, qui est essentiellement déterminée par les films d’enrobage et de face arrière utilisés et par la distance entre les différentes cellules.

Vidéo explicative du concept de panneau solaire transparent

🌐Panneaux solaires transparents en tant que modules solaires à couche mince

Il est possible d’atteindre un degré de transparence aussi élevé que possible avec les modules solaires à couche mince, car les cellules elles-mêmes sont en partie transparentes. En adaptant la couleur du verre aux cellules solaires utilisées, il est possible d’obtenir une transparence totale teintée avec les modules solaires à couche mince.

Des modules solaires transparents avec des cellules solaires organiques

Les cellules solaires organiques permettent désormais de réaliser des modules solaires transparents et incolores. Les cellules solaires utilisent principalement la partie non visible du spectre lumineux.

Le rendement des modules organiques transparents (7-8 %) reste toutefois nettement inférieur à celui des modèles semi-transparents. Il y a donc encore du potentiel pour la recherche et le développement dans ce domaine.

Il est également possible d’obtenir des panneaux solaires incurvés ou des bâches solaires flexibles en version transparente, ce qui est idéal pour une utilisation sur les bateaux ou pour les toits en verre.

💡 Performance des panneaux solaires transparents

La performance des modules transparents dépend essentiellement des facteurs suivants :

  • le type de cellules solaires utilisées ;
  • les conditions d’éclairage ;
  • le degré de transparence.
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Si, pour l’application concrète, la performance de l’installation PV est au premier plan, les panneaux solaires monocristallins à couche épaisse sont le premier choix. Une fois que le choix du type de cellule a été fait, la transparence ne peut plus être modifiée que par l’espacement des cellules entre elles. Cependant, dans les modules standard fabriqués industriellement, l’espacement entre les cellules est toujours à peu près le même. En comparaison directe, les modules transparents sont donc en moyenne 1 à 2 % inférieurs à ces rendements de modules avec un film arrière blanc. Cet effet est encore plus faible pour les films arrière foncés. Le rendement électrique des modules transparents à couche épaisse est donc légèrement inférieur à celui des modules solaires non transparents pour une taille et une structure identiques. Toutefois, cet effet peut s’inverser si l’on compare des modules avec un film arrière sombre et des modules transparents devant un arrière-plan très réfléchissant. 

Les modules solaires polycristallins à couche épaisse disponibles dans le commerce avec une transparence de 10 % atteignent en moyenne un rendement de 12 à 16 %, les modules solaires monocristallins à couche épaisse transparents atteignent 15 à 20 %, ce qui correspond à une perte de rendement d’environ 14 % par rapport aux modules standard. Il s’agit généralement de fabrications spéciales avec des distances plus importantes entre les cellules et par rapport au bord.

Les modules solaires transparents à couche mince peuvent être fabriqués avec des rendements de 10 à 15 %. Ils présentent l’avantage particulier de ne pas créer de jeu d’ombres irrégulier lors de leur utilisation, mais de permettre une incidence plus uniforme de la lumière sous les modules à couches minces dans leur ensemble.

💰Rapport qualité-prix des panneaux solaires transparents

cellule solaire transparente

Les prix des modules solaires transparents sont souvent supérieurs à ceux des panneaux solaires non transparents. Certes, des modules standard sont également disponibles en version transparente, mais dans de nombreux cas, ils ne répondent pas aux souhaits de design individuels des consommateurs qui souhaitent les utiliser pour créer des jardins d’hiver, des toits en verre et des façades en verre. C’est pourquoi il faut généralement produire des modèles spéciaux, ce qui entraîne des majorations de prix importantes. Les personnes qui contactent au préalable des experts en la matière peuvent leur demander d’établir un budget détaillé.

Le niveau de prix réel dépend ici aussi du type de cellules photovoltaïques intégrées : Les panneaux solaires monocristallins sont déjà plus chers en version non transparente que les modules solaires polycristallins, et ceux-ci sont à leur tour plus chers que les modules à couches minces ou organiques.

D’un point de vue économique, les coûts d’acquisition plus élevés sont relativisés, du moins en partie, si l’on tient compte des faibles coûts d’exploitation et de la longue durée de vie d’une installation solaire. Les modules avec une surface en verre sont plus résistants mécaniquement et moins coûteux en termes d’entretien et de nettoyage de l’installation solaire, car les modules ont un effet autonettoyant grâce à l’inclinaison et à la couche de verre.

Ils sont également nettement plus robustes que les modules solaires organiques face aux intempéries, les modules verre-verre dépassant les modules verre-film typiques. Les fabricants garantissent un rendement élevé pendant 25, voire 30 ans, soit jusqu’à 5 ans de plus que pour les modèles en verre-film.

🌞Avantages et inconvénients des panneaux solaires transparents

Le rendement électrique des modules transparents est généralement inférieur à celui des modules photovoltaïques non transparents correspondants. Ceux qui optent pour des modules transparents ont plusieurs avantages et inconvénients.

AvantagesInconvénients
polyvalence d’utilisationperformance plus faible
aspect attrayantcoûts souvent plus élevés
peu de producteurs en France

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